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REFRAÇÃO DA LUZ - 1ª SÉRIE

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1. (Cesgranrio 1991) Sobre uma lente semiesférica de vidro incide um raio de luz, cuja

direção é paralela ao eixo óptico da lente. Qual dos raios (I, II, III, IV ou V) indicados

na figura a seguir que melhor representa a trajetória, no interior da lente, do raio

refratado que corresponde a este raio incidente?

a) I

b) II

c) III

d) IV

e) V

2. (Unesp 1991) Um pincel de luz emerge de um bloco de vidro comum para o ar na

direção e sentido indicados na figura a seguir. Assinale a alternativa que melhor

representa o percurso da luz no interior do vidro.

a) A

b) B

c) C

d) D


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e) E

3. (Unesp 1992) A figura a seguir mostra um raio de luz monocromática propagando-se

no ar e atingindo o ponto A da superfície de um paralelepípedo retângulo feito de vidro

transparente. A linha pontilhada, normal à superfície no ponto de incidência do raio

luminoso, e os três raios representados estão situados num mesmo plano paralelo a uma

das faces do bloco.

a) De acordo com a figura, que fenômenos estão ocorrendo no ponto A?

b) O ângulo limite para um raio da luz considerada, quando se propaga desse vidro para

o ar, é 42°. Mostre o que acontecerá com o raio no interior do vidro ao atingir o ponto B.

4. (Unesp 1993) A figura a seguir indica a trajetória de um raio de luz que passa de uma

região semicircular que contém ar para outra de vidro, ambas de mesmo tamanho e

perfeitamente justapostas.

Determine, numericamente, o índice de refração do vidro em relação ao ar.

5. (Fei 1994) Um raio luminoso propaga-se no ar com velocidade c = 3.108 m/s e com


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um ângulo de 30° em relação à superfície de um líquido. Ao passar para o líquido o

ângulo muda para 60°. Qual é o índice de refração do líquido?

a) 1

3

b) 1

2

c) 3

2

d) 1,73

e) 0,5

6. (Uel 1994) Um feixe de luz está se propagando nos meios I e II separados por uma

superfície plana S, conforme o esquema a seguir.

De acordo com o esquema e a tabela de dados, o índice de refração do meio II em

relação ao meio I é igual a

a) 0,701

b) 0,812


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c) 1,00

d) 1,16

e) 1,23

7. (Ufmg 1995) O empregado de um clube está varrendo o fundo da piscina com uma

vassoura que tem um longo cabo de alumínio. Ele percebe que o cabo de alumínio

parece entortar-se ao entrar na água, como mostra a figura a seguir.

Isso ocorre porque

a) a luz do sol, refletida na superfície da água, interfere com a luz do sol refletida pela

parte da vassoura imersa na água.

b) a luz do sol, refletida pela parte da vassoura imersa na água, sofre reflexão parcial na

superfície de separação água-ar.

c) a luz do sol, refletida pela parte da vassoura imersa na água, sofre reflexão total na

superfície de separação água-ar.

d) a luz do sol, refletida pela parte da vassoura imersa na água, sofre refração ao passar

pela superfície de separação água-ar.

e) o cabo de alumínio sofre uma dilatação na água, devido à diferença de temperatura

entre a água e o ar.

8. (Uel 1996) O esquema a seguir representa um raio de luz r1 que se propaga do meio

1 para o meio 2. De acordo com os dados, o seno do ângulo limite de refração do meio 2

para o meio 1 é


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a) 3

3

b) 3

2

c) 2

2

d) 2

3

e) 2

3

9. (G1 1996) O fenômeno manifestado pela luz ao passar de um meio para outro é:

a) difusão.

b) reflexão.

c) dispersão.

d) refração.

e) absorção.

10. (Ufpe 1996) Um raio de luz, que incide em uma interface ar-vidro fazendo um

ângulo de 60° com a normal, é refratado segundo um ângulo de 30

°. Se a velocidade da

luz no ar vale c, qual a sua velocidade no vidro?


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a) (1,73)2c

b) 1,73c

c) c

d) c/1,73

e) c/(1,73)2

11. (Mackenzie 1996) A figura a seguir mostra um raio luminoso monocromático que

se propaga do ar para o acrílico. Se outro raio luminoso, de mesma frequência, atingir a

superfície que separa os meios ar - acrílico, com ângulo de incidência de 60°, o seno do

ângulo de refração será igual a:

a) 6

6.

b) 6

3.

c) 2

4.


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d) 6

4.

e) 2

6.

12. (Ufu 2007) Um raio de luz (linha pontilhada da figura adiante) propagando-se no ar

(índice de refração igual a 1) incide sobre o topo de um cubo de vidro, cujo lado é 8 cm,

formando um ângulo á com a normal à superfície. O raio de luz emerge na base do

bloco a uma distância de 6 cm à esquerda em relação à vertical do ponto de incidência,

conforme figura a seguir.

Sendo sen á = 0,9, o índice de refração deste vidro será de

a) 1,5.

b) 1,2.

c) 1,125.

d) 0,675.

13. (G1 - utfpr 2007) Um raio luminoso se propaga no ar e refrata, passando a se

propagar na água. Qual dos esquemas pode representar corretamente essa refração?


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14. (Fgv 2008) Um feixe de luz monocromática, proveniente de um meio óptico A,

incide sobre a superfície de separação desse meio com um meio óptico B. Após a

incidência, o raio segue por entre os dois meios, não refletindo nem penetrando o novo

meio.

Com relação a esse acontecimento, analise:

I. O meio óptico A tem um índice de refração maior que o meio óptico B.

II. Em A, a velocidade de propagação do feixe é maior que em B.

III. Se o ângulo de incidência (medido relativamente à normal à superfície de separação)

for aumentado, o raio de luz reflete, permanecendo no meio A.

IV. Se o raio de luz penetrasse o meio B, a frequência da luz monocromática diminuiria.

Está correto o contido apenas em


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a) I e III.

b) II e III.

c) II e IV.

d) I, II e IV.

e) I, III e IV.

15. (Enem 2010) Um grupo de cientistas liderado por pesquisadores do Instituto de

Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, construiu o primeiro

metamaterial que apresenta valor negativo do índice de refração relativo para a luz

visível. Denomina-se metamaterial um material óptico artificial, tridimensional,

formado por pequenas estruturas menores do que o comprimento de onda da luz, o que

lhe dá propriedades e comportamentos que não são encontrados em materiais naturais.

Esse material tem sido chamado de “canhoto”.

Disponível em: http://inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 28 abr. 2010 (adaptado).

Considerando o comportamento atípico desse metamaterial, qual é a figura que

representa a refração da luz ao passar do ar para esse meio?

a)

b)

c)


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d)

e)

16. (Uff 2011) O fenômeno da miragem, comum em desertos, ocorre em locais onde a

temperatura do solo é alta.

Raios luminosos chegam aos olhos de um observador por dois caminhos distintos, um

dos quais parece proveniente de uma imagem especular do objeto observado, como se

esse estivesse ao lado de um espelho d’água (semelhante ao da superfície de um lago).

Um modelo simplificado para a explicação desse fenômeno é mostrado na figura

abaixo.

O raio que parece provir da imagem especular sofre refrações sucessivas em diferentes

camadas de ar próximas ao solo.

Esse modelo reflete um raciocínio que envolve a temperatura, densidade e índice de

refração de cada uma das camadas.

O texto a seguir, preenchidas suas lacunas, expõe esse raciocínio.

“A temperatura do ar ___________________ com a altura da camada, provocando

_________________ da densidade e _________________ do índice de refração; por

isso, as refrações sucessivas do raio descendente fazem o ângulo de refração


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______________ até que o raio sofra reflexão total, acontecendo o inverso em sua

trajetória ascendente até o olho do observador”.

Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas.

a) aumenta – diminuição – aumento – diminuir

b) aumenta – diminuição – diminuição – diminuir

c) diminui – aumento – aumento – aumentar

d) diminui – aumento – diminuição – aumentar

e) não varia – diminuição – diminuição – aumentar

17. (Fuvest 2012)

Uma fibra ótica é um guia de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito de sílica ou

polímero, de diâmetro não muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir

sinais luminosos a grandes distâncias, com baixas perdas de intensidade. A fibra ótica é

constituída de um núcleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como

esquematizado na figura acima (corte longitudinal). Sendo o índice de refração do

núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do ângulo de incidência do feixe

luminoso, para que toda a luz incidente permaneça no núcleo, é, aproximadamente,

Note e adote

(graus) sen cos

25 0,42 0,91

30 0,50 0,87

45 0,71 0,71

50 0,77 0,64

55 0,82 0,57


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60 0,87 0,50

65 0,91 0,42

1 1 2 2n sen n sen

a) 45º.

b) 50º.

c) 55º.

d) 60º.

e) 65º.

18. (Ufmg 2013) Ariete deseja estudar o fenômeno da dispersão da luz branca, ou seja,

a sua decomposição em várias cores devido à dependência do índice de refração do

material com a frequência. Para isso, ela utiliza um prisma de vidro cuja seção reta tem

a forma de um triângulo retângulo isósceles.

O índice de refração desse vidro é n 1,50 para a luz branca e varia em torno desse

valor para as várias cores do espectro visível.

Ela envia um feixe de luz branca em uma direção perpendicular a uma das superfícies

do prisma que formam o ângulo reto, como mostrado na figura.

(Dados: sen 45 cos 45 0,707.)

a) COMPLETE, na figura, a trajetória do feixe até sair do prisma.

b) EXPLIQUE, detalhando seu raciocínio, o que acontece com esse feixe na superfície

oposta ao ângulo reto.

c) Ariete observa a dispersão da luz branca nesse experimento? JUSTIFIQUE sua

resposta.


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19. (Ibmecrj 2013) Um raio de luz monocromática se propaga do meio A para o meio

B, de tal forma que o ângulo de refração β vale a metade do ângulo de incidência α . Se

o índice de refração do meio A vale 1 e o sen 0,5β , o índice de refração do meio B

vale:

a) 2

b) 3

c) 3

d) 0,75

e) 0,5

20. (Uerj 2013) Um raio luminoso monocromático, inicialmente deslocando-se no

vácuo, incide de modo perpendicular à superfície de um meio transparente, ou seja, com

ângulo de incidência igual a 0°. Após incidir sobre essa superfície, sua velocidade é

reduzida a 5

6 do valor no vácuo.

Utilizando a relação 1 1

2 2

sen

sen

θ θ

θ θ para ângulos menores que 10°, estime o ângulo de

refringência quando o raio atinge o meio transparente com um ângulo de incidência

igual a 3°.


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Gabarito:

Resposta da questão 1:

[C]


[C]


a) Reflexão e Refração.

b) Observe o esquema a seguir:


1,5.


[D]


[E]


[D]


[A]


[D]


[D]


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[D]


[A]


[D]


[A]


[D]

Nos materiais naturais, quando ocorre incidência oblíqua da luz, os raios incidente e

refratado estão em meios diferentes e em quadrantes opostos, definidos pela superfície e

pela normal a essa superfície. No metamaterial, esses raios estão em meios diferentes,

mas em quadrantes adjacentes.


[C]


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O asfalto se aquece, aquecendo as camadas de ar próximas a ele; quanto mais baixa a

camada, maior a sua temperatura. Por isso a temperatura do ar diminui com a altura da

camada. O ar quente sobe, fazendo com que as camadas mais baixas se tornem mais

rarefeitas. Portanto, há aumento da densidade com a altura da camada.

Consequentemente, o índice de refração também sofre um aumento, sendo as camadas

inferiores menos refringentes. A passagem de um raio de uma camada (+) refringente

para outra (–) refringente faz com que o raio se afaste da normal na trajetória

descendente, fazendo aumentar o ângulo de refração, até atingir o ângulo limite e a

reflexão total, acontecendo o inverso na trajetória ascendente.


[E]

Basta calcularmos o ângulo limite, que é o ângulo de incidência ( ) no meio mais

refringente (núcleo) que provoca uma emergência rasante (90°) no meio menos

refringente (revestimento).

Dados: nnúcleo = 1,60; nrevest = 1,45.

Aplicando a lei de Snell:

resvestnúcleo revest

núcleo

n 1,45n sen n sen90 sen sen 0,91.

n 1,60

Consultando a tabela dada: = 65°.


Considerando o prisma imerso no ar, temos os seguintes dados:

nar = 1; n = 1,5; sen 45° = cos 45° = 0,707.

a) Na primeira face, a incidência é normal, portanto não há desvio do raio. Na segunda

face ocorre reflexão total, como ilustra a figura.


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b) Calculando o ângulo limite (L) para a segunda face:

arn 1sen L sen L 0,67.

n 1,5

A refração na interface de dois meios somente acontece se sen i < sen L.

No caso, comparando: sen i = sen 45° = 0,707 e sen L = 0,67.

Concluímos que sen i > sen L. Logo, ocorre reflexão total.

c) Como na reflexão não há dispersão da luz, e na refração com incidência normal

também não ocorre esse fenômeno, Ariete não observa dispersão da luz nesse

experimento.


[C]

sen 0,5 30β β

Como 2 60α β α

Pela Lei de Snell, podemos escrever:

A B B B3 1

n sen n sen 1 n n 32 2

α β .


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A partir da Lei de Snell, temos:

1 1 2 2

1 2

2 1 1 2

1 2

v sen v sen

n sen n sen

c csen sen

v v

θ θ

θ

θ θ

θ

Em que “c” representa a velocidade da luz no vácuo.

Como a velocidade da luz em um determinado meio independe do ângulo de incidência,

temos:

21v v5

c e c6

Substituindo na expressão acima:

1 2

1 2

1

2

5c sen c sen

6

5sen sen

6

sen 6

sen 5

θ θ

θ θ

θ

θ

Como os ângulos de incidência e refração são menores do que 10º, a aproximação

apresentada no texto é válida e, portanto:

12 2

2 2

6 3 6 156 3.5

5 5 6

θθ θ

θ θ

2 2,5ºθ

(Cesgranrio 1991) Sobre uma lente semiesférica de vidro...

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